CN106384481A - 一种带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置 - Google Patents

一种带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置 Download PDF

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Abstract

一种带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，包括：摔倒识别模块，基于设置于人体的加速度传感器，通过获取角度、加速度、位移变化实现人体活动感知；体温检测模块，设置于人体腋下，实时采集人体温度；脉搏检测模块，设置于人体，实时采集人体脉搏；处理器模块，接收摔倒检测模块、体温检测模块和脉搏检测模块的检测数据，电源模块，实现供电；信息显示模块，信息显示；语音报警模块，语音报警；本发明采用柔性太阳能电池板补充电能，体现了节能环保的理念；不但可以通过判断人体姿态准确识别到用户是否摔倒，更重要的是能够判断摔倒的类型，并实时监测用户的体温、脉搏信息；可以自动拨打电话给用户亲属并在手机上显示GPS定位信息。

Description

一种带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置
技术领域
本发明属于智能医疗及穿戴设备技术领域，涉及出行监测，特别涉及一种带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置。
背景技术
随着老年人的数量不断增加，老人的健康出行已成为社会关注的热门话题。身体机能的老化，使得老年人在日常生活中非常容易摔倒，引发骨折、脑溢血、心肌梗塞等疾病，甚至会出现生命危险。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，针对老人特殊的身体状况环境，检测是否摔倒，监测健康状况并在意外情况下及时报警，可更加有效地获取老人身体健康状况的信息，减少摔倒而没有得到及时救治带来的危害。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，包括：
摔倒识别模块3，基于设置于人体的加速度传感器，通过获取角度、加速度、位移变化实现人体活动感知；
体温检测模块4，设置于人体腋下，实时采集人体温度；
脉搏检测模块5，设置于人体，实时采集人体脉搏；
处理器模块1，接收摔倒检测模块3、体温检测模块4和脉搏检测模块5的检测数据，根据预设条件进行预警判别；
电源模块2，实现供电；
信息显示模块6，信息显示；
语音报警模块7，语音报警。
所述的摔倒识别模块3采用加速度传感器ADXL345，以处理器模块1为运算核心。
所述加速度传感器有两个，当两个加速度传感器均检测到人体倾斜角度大于60度、位移量大于大腿长度且加速度大于平时坐下时产生的加速度的情况同时发生，判定为用户已经摔倒。
可将两个加速度传感器分别安置在人体的正面和侧面，以实现用户正面或侧面摔倒的识别；
或将两个加速度传感器分别安置在人体的躯干位置和腿上，以实现用户完全摔倒或摔坐在地上的识别。
所述的体温检测模块4采用温度传感器DS18B20，放置在人体腋下，采集人体温度信息，并在数码管上显示体温，同时将温度信息发送给处理器模块1，处理器模块1进行判断实现上下限报警功能，在测量数据超过正常范围时进行报警。
所述的脉搏检测模块5采用红外脉搏传感器HKG——07A，采集脉搏信号，经过前置放大电路、滤波电路、A/D转化电路后得到与脉搏相关的脉冲信号，该脉冲信号作为中断信号交由处理器模块1进行脉冲周期的计算，然后得出每分钟的脉搏搏动次数即心率，并在数码管上显示心率，处理器模块1同时进行心率判断实现上下限报警功能，在测量数据超过正常范围时进行报警。
所述的信息显示模块6采用八位数码管，置于胸口，将体温、脉搏检测模块检测到的信息在数码管上轮流显示。
所述的语音报警模块7包括语音单元、GPS单元以及通信单元，当嵌入式微控制器根据摔倒检测模块采集的信息识别到用户摔倒后或者根据体温、脉搏检测模块检测到的信息判断用户身体状况出现异常后触发自动报警模块，语音单元进行语音告警，GPS单元将当前位置传输至处理器模块1，处理器模块1控制通信单元拨打预存的用户亲人的电话实现远程求助，求助信息为预录语音片段+当前位置，或者为预存文字内容+当前位置，或者为主动语音。
所述的电源模块2为移动电源，置于腰间，双USB输出，在给其他模块供电的同时为用户手机提供电能，同时将柔性太阳能电池板装备到使用者衣服背部，在出行的同时，通过光电转换将太阳光转化成电能。
与现有技术相比，本发明围绕嵌入式芯片STM32，采用嵌入式技术、无线通信技术、GPS定位技术等，设计了一种包含摔倒识别、心率体温检测和异常报警的带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，可保障老年人出行发生意外得到有效救助。
本发明采用柔性太阳能电池板补充电能，体现了节能环保的理念；不但可以通过判断人体姿态准确识别到用户是否摔倒，更重要的是能够判断摔倒的类型，并实时监测用户的体温、脉搏信息；可以自动拨打电话给用户亲属并在手机上显示GPS定位信息。
附图说明
图1为本发明的***框图。
图2为本发明的脉搏检测原理框图。
图3为本发明的语音报警模块结构图。
图4为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
参见图1，带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置包括有：1、处理器模块2、电源模块3、摔倒识别模块4、体温检测模块5、脉搏检测模块6、信息显示模块7、语音报警模块。
处理器模块1分别与摔倒识别模块3、体温检测模块4、脉搏检测模块5、信息显示模块6以及语音报警模块7相连，电源模块2给上述各部分供电。
处理器模块1是带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置的中枢，采用ARM系列微控制器STM32F103ZET6，有着高性能、低成本、低功耗的优点。
电源模块2选择大毫安移动电源，置于腰间，双USB输出，可以在给装置工作模块供电的同时为用户手机提供电能，同时将柔性太阳能电池板装备到使用者衣服背部，可以在出行的同时，通过光电转换将太阳光转化成电能。不仅提高了装置的续航能力，而且经济实惠、无污染，符合绿色环保理念。
参见图2，脉搏检测模块采用红外脉搏传感器HKG——07A，利用特定波长红外线对血管末端血液微循环产生的血液容积的变化的敏感特性，检测由于心脏的跳动引起指尖的血液变化即脉搏信号，经过前置放大电路、滤波电路、A/D转化电路后得到与脉搏相关的脉冲信号，该脉冲信号作为中断信号交由处理器模块1进行脉冲周期的计算，然后得出每分钟的脉搏搏动次数即心率，并在数码管上显示心率，传感器输出反映指尖血容积变化的完整的脉搏波电压信号。处理器模块1同时进行心率判断实现上下限报警功能，在测量数据超过正常范围时进行报警。
体温检测模块4采用温度传感器DS18B20，放置在人体腋下，采集人体温度信息，并在数码管上显示体温，同时将温度信息发送给处理器模块1，处理器模块1进行判断实现上下限报警功能，在测量数据超过正常范围时进行报警。
信息显示模块6采用八位数码管，置于胸口，将体温、脉搏检测模块检测到的信息在数码管上轮流显示。
语音报警模块7包括语音单元、GPS单元以及通信单元，当嵌入式微控制器根据摔倒检测模块采集的信息识别到用户摔倒后或者根据体温、脉搏检测模块检测到的信息判断用户身体状况出现异常后触发自动报警模块，语音单元进行语音告警，GPS单元为GPS芯片M-9129，将当前位置传输至处理器模块1，处理器模块1控制通信单元拨打预存的用户亲人的电话实现远程求助，求助信息为预录语音片段+当前位置，或者为预存文字内容+当前位置，或者为主动语音。
参见图3，本发明的摔倒判断的核心为摔倒识别模块3，摔倒识别模块3采用加速度传感器ADXL345，以处理器模块1为运算核心。
加速度传感器有两个，当两个加速度传感器检测到加速度、位移和角度的变化，将数据发送给处理器并判断出不同摔倒情况发生，检测用户是否已经摔倒。
但是人摔倒时，有不同的姿态，有可能是正面摔倒或者侧面摔倒，有可能是完全摔倒或者摔坐在地上，将两个传感器分别安置在人体的正面躯干和侧面腿部，正面和侧面安装可以保证无论用户正面摔倒还是侧面摔倒都能准确识别，躯干和腿部安装可以保证无论用户完全摔倒还是摔坐在地都能准确识别。
角度的判断条件为是否大于60度，位移的判断条件为是否大于大腿距离，加速度的判断条件为是否大于一般人普通坐下的加速度。
情况一：正面传感器的加速度、位移和角度条件满足，处理器判断符合正面摔倒的报警条件。
情况二：侧面传感器的加速度、位移和角度条件满足，处理器判断符合侧面摔倒的报警条件。
情况一与情况二都属于完全摔倒。
情况三：正面传感器的加速度和位移条件满足，侧面传感器的角度条件满足，处理器判断符合摔坐在地的报警条件。
情况四：正面躯干传感器加速度条件满足，侧面腿部传感器角度和加速度条件满足，处理器判断人处于快速坐下的情况，不满足报警条件。
情况五：当正面躯干传感器的角度和位移条件满足，侧面腿部传感器的角度和位移条件满足，处理器判断人处于缓慢躺倒的情况，不满足报警条件。
两个传感器相辅相成，在平常的使用者出行时，跑步、跳跃、行走或者一般运动情况被区分出来，极大的减少了装置误判的情况发生。同时，在传感器检测传输数据时，使用卡尔曼滤波将数据去噪优化，有效抑制了传感器飘逸导致的数据偏差过大影响判断的准确性。
本发明中，当嵌入式微控制器根据摔倒检测模块采集的信息识别到用户摔倒后或者根据体温、脉搏检测模块检测到的信息判断用户身体状况出现异常后触发自动报警模块，拨打用户亲人的电话实现远程求助，亲人可以通过手机查看由GPS定位模块获取的使用者位置，及时实施救治。
参见图4，带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置的工作流程如下：
1）使用者将装置安装在服装上，按下开机按钮，通电工作，***进行初始化。
2）体温检测模块，脉搏检测模块，以及摔倒检测模块开始工作，将检测到的体温数据以及脉搏数据，轮流在数码管上显示，使用者可根据显示情况得知自身温度和心率信息。
3）当使用者发生摔倒，体温、心率上下限触发时，检测模块检测到异常，将异常信息发送给嵌入式微处理器，并触发报警模块运行。
4）报警模块开始工作，将自动拨打模块内存储的亲友电话，同时亲友可通过手机查看使用者GPS定位，并与使用者对话，判断使用者身体状况，决定对使用者进行施救。
本发明中，处理器模块1控制通信单元拨打预存的用户亲人的电话实现远程求助，求助信息为预录语音片段+当前位置，或者为预存文字内容+当前位置，或者为主动语音，同时，还可同步向所拨打的电话发送短信，短信内容为处理器模块1所判断的摔倒姿态类型，家属接到自动报警电话后，依据所发短信确定其摔倒姿势，为后期医生诊治确定快速的最佳治疗方案。

Claims (9)

1.一种带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，其特征在于，包括：
摔倒识别模块(3)，基于设置于人体的加速度传感器，通过获取角度、加速度、位移变化实现人体活动感知；
体温检测模块(4)，设置于人体腋下，实时采集人体温度；
脉搏检测模块(5)，设置于人体，实时采集人体脉搏；
处理器模块(1)，接收摔倒检测模块(3)、体温检测模块(4)和脉搏检测模块(5)的检测数据，根据预设条件进行预警判别；
电源模块(2)，实现供电；
信息显示模块(6)，信息显示；
语音报警模块(7)，语音报警。
2.根据权利要求1所述的带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，其特征在于，所述的摔倒识别模块(3)采用加速度传感器ADXL345，以处理器模块1为运算核心。
3.根据权利要求2所述的带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，其特征在于，所述加速度传感器有两个，当两个加速度传感器检测到加速度、位移和角度的变化，将数据发送给处理器并判断出不同摔倒情况发生，检测用户是否已经摔倒。
4.根据权利要求3所述的带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，其特征在于，将两个加速度传感器分别安置在人体的躯干正面和腿部侧面，角度的判断条件为是否大于60度，位移的判断条件为是否大于大腿距离，加速度的判断条件为是否大于一般人普通坐下的加速度，则：
当正面传感器的加速度、位移和角度条件满足，处理器判断符合正面完全摔倒的报警条件；
当侧面传感器的加速度、位移和角度条件满足，处理器判断符合侧面完全摔倒的报警条件；
当正面传感器的加速度和位移条件满足，侧面传感器的角度条件满足，处理器判断符合摔坐在地的报警条件；
当正面躯干传感器加速度条件满足，侧面腿部传感器角度和加速度条件满足，处理器判断人处于快速坐下的情况，不满足报警条件；
当正面躯干传感器的角度和位移条件满足，侧面腿部传感器的角度和位移条件满足，处理器判断人处于缓慢躺倒的情况，不满足报警条件。
5.根据权利要求1所述的带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，其特征在于，所述的体温检测模块(4)采用温度传感器DS18B20，放置在人体腋下，采集人体温度信息，并在数码管上显示体温，同时将温度信息发送给处理器模块(1)，处理器模块(1)进行判断实现上下限报警功能，在测量数据超过正常范围时进行报警。
6.根据权利要求1所述的带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，其特征在于，所述的脉搏检测模块(5)采用红外脉搏传感器HKG——07A，采集脉搏信号，经过前置放大电路、滤波电路、A/D转化电路后得到与脉搏相关的脉冲信号，该脉冲信号作为中断信号交由处理器模块(1)进行脉冲周期的计算，然后得出每分钟的脉搏搏动次数即心率，并在数码管上显示心率，处理器模块(1)同时进行心率判断实现上下限报警功能，在测量数据超过正常范围时进行报警。
7.根据权利要求1所述的带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，其特征在于，所述的信息显示模块(6)采用八位数码管，置于胸口，将体温、脉搏检测模块检测到的信息在数码管上轮流显示。
8.根据权利要求1所述的带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，其特征在于，所述的语音报警模块(7)包括语音单元、GPS单元以及通信单元，当嵌入式微控制器根据摔倒检测模块采集的信息识别到用户摔倒后或者根据体温、脉搏检测模块检测到的信息判断用户身体状况出现异常后触发自动报警模块，语音单元进行语音告警，GPS单元将当前位置传输至处理器模块(1)，处理器模块(1)控制通信单元拨打预存的用户亲人的电话实现远程求助，求助信息为预录语音片段+当前位置，或者为预存文字内容+当前位置，或者为主动语音。
9.根据权利要求1所述的带摔倒姿态判断的远程互联急救报警装置，其特征在于，所述的电源模块(2)为移动电源，置于腰间，双USB输出，在给其他模块供电的同时为用户手机提供电能，同时将柔性太阳能电池板装备到使用者衣服背部，在出行的同时，通过光电转换将太阳光转化成电能。
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